【技术实现步骤摘要】
一种连续时间系统的并行仿真及误差补偿方法
本专利技术涉及一种针对于连续时间系统的并行仿真及误差补偿方法,属于复杂系统仿真
技术介绍
20世纪以来,随着计算机、互联网、可视化等技术的飞速发展与融合,仿真技术在工业产品的研制过程中获得了大规模应用,尤其在设计、制造和综合保障等多个关键研制环节发挥着举足轻重的作用。连续时间系统广泛见于工业各领域的建模与仿真中,通常以常微分方程组(OrdinaryDifferentialEquations,ODEs)或微分代数方程(DifferentialAlgebraicEquation,DAE)的形式表达。随着系统越来越复杂,系统求解的耗时问题日益突出,尤其在实时仿真领域这一问题尤其致命。如何提高仿真的效率成为迫切需要解决的问题。并行仿真是解决这一问题的有效方法之一。并行仿真的主要任务是将仿真目标分解为多个子目标并将其分布在不同处理机上同时仿真,从而提高仿真的效率。将一个串行的仿真问题转化成并行仿真问题的过程称为仿真并行化,针对连续时间系统的仿真并行化研究尚有不足。此外,仿真并行化过程中由于子目标间数据交换不频繁会产生额外的时延误差。针对于此,现有的误差补偿方法普遍采用单一的插值策略:或者是常量插值、或者是线性插值等,这一单一策略无法适应系统不同时段的变化要求,更无法适应不同系统间的变化。
技术实现思路
针对现有技术存在的下述不足:首先是没有用于连续时间系统并行仿真的系统性方法,其次是误差补偿策略不够通用。本专利技术公开的一种连续时间系统的并行仿真及误差补偿方法要解决的技术问题是:(1)将串行连续时间系统仿真问题转化为并 ...
【技术保护点】
1.一种连续时间系统的并行仿真及误差补偿方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1:建立连续时间系统的雅可比矩阵;步骤2:将步骤1中雅可比矩阵转换为超图形式表示;步骤3:利用超图划分策略将所有的超边结点划分为多个超边结点子集合;步骤4:将步骤3划分的结果映射到原连续时间系统中,使得原连续时间系统分为多个子连续时间系统;步骤5:对子连续时间系统分别建模以得到各子模型并将其分布到不同处理机上;步骤6:确定子模型间的输入输出依赖关系也即数据流;步骤7:各子模型在不同处理机上并行仿真;步骤8:根据步骤1到步骤7将连续时间系统分割成若干子连续时间系统后并行仿真,将串行连续时间系统仿真问题转化为并行仿真问题,缩短连续时间系统求解耗时长。
【技术特征摘要】
1.一种连续时间系统的并行仿真及误差补偿方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1:建立连续时间系统的雅可比矩阵;步骤2:将步骤1中雅可比矩阵转换为超图形式表示;步骤3:利用超图划分策略将所有的超边结点划分为多个超边结点子集合;步骤4:将步骤3划分的结果映射到原连续时间系统中,使得原连续时间系统分为多个子连续时间系统;步骤5:对子连续时间系统分别建模以得到各子模型并将其分布到不同处理机上;步骤6:确定子模型间的输入输出依赖关系也即数据流;步骤7:各子模型在不同处理机上并行仿真;步骤8:根据步骤1到步骤7将连续时间系统分割成若干子连续时间系统后并行仿真,将串行连续时间系统仿真问题转化为并行仿真问题,缩短连续时间系统求解耗时长。2.如权利要求1所述的一种连续时间系统的并行仿真及误差补偿方法,其特征在于:还包括步骤9:将步骤1至8所述一种连续时间系统的并行仿真及误差补偿方法应用于工程领域连续时间系统仿真,解决相应工程问题,所述的工程领域连续时间系统仿真包括弹道仿真、结构模态仿真。3.如权利要求1或2所述的一种连续时间系统的并行仿真及误差补偿方法,其特征在于:步骤1具体实现方法如下,连续时间系统用式(1)表示:式(1)中fi(i=1,2,...,n)为状态转移函数,xi(i=1,2,...,n)为状态变量;那么连续时间系统的雅可比矩阵表示为:矩阵中为0的元素(即)表示fi不依赖于状态变量xj,也即是的求解不依赖于状态变量xj,反之表示依赖于xj;即实现直观表达连续时间系统中的数据依赖关系。4.如权利要求3所述的一种连续时间系统的并行仿真及误差补偿方法,其特征在于:步骤2具体实现方法如下,式(2)所示的雅可比矩阵的每列对应超图的顶点,每行对应超图的超边结点;若则将对应的顶点i与对应的超边结点j相连接从而构成超边的一条边,顶点集合和超边集合共同构成完整的超图。5.如权利要求4所述的一种连续时间系统的并行仿真及误差补偿方法,其特征在于:步骤3具体实现步骤如下,步骤3.1:利用超图划分策略将所有超边结点划分为多个完全独立的超边结点子集合以及耦合超边结点集合;所述完全独立的超边结点子集合是指与子集合中所有超边结点相连接的顶点的集合不会发生交叉,即不存在一个顶点能够同时连接到属于两个完全独立的超边结点子集合的两个超边结点;所述耦合超边结点是指该超边结点不能归属于任一独立的超边结点子集合,否则会造成独立性不成立;耦合超边结点集合是原系统内部的最基本耦合关系;完全独立的超边结点子集合...
【专利技术属性】
技术研发人员:李文光,王强,刘莉,
申请(专利权)人:北京理工大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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